保卫细胞中ABA信号调控机制研究进展 植物学报    2022, 57 (5): 684-696.   DOI: 10.11983/CBB22006

图1 保卫细胞中ABA信号转导机制模型

正文中引用本图/表的段落

脱落酸(abscisic acid, ABA)具有诱导气孔关闭、减少蒸腾作用水分散失并提高植物抗旱性的重要功能。自从ABA受体PYR1/PYLs/RCARs (pyrabactin resistance 1/pyr1-like proteins/regulatory components of ABA receptors)被成功鉴定以来, 植物ABA核心信号蛋白相继得到确认, 包括ABA受体PYR1/ PYLs、A类碱性蛋白磷酸酶PP2Cs (protein phosphatase 2Cs)和Snf1相关蛋白激酶SnRK2s (Snf1- related protein kinase 2s) (Ma et al., 2009; Park et al., 2009; Fuji et al., 2009; Cutler et al., 2010)。近年来, 植物内源ABA积累和ABA信号调控受到广泛关注并取得重要进展(陈唯等, 2019; 张静和侯岁稳, 2019; Chen et al., 2020a; Hsu et al., 2021)。本文将从保卫细胞中ABA核心信号蛋白的调控、活性氧(reactive oxygen species, ROS)和Ca2+介导的ABA信号转导3方面进行综述(图1), 旨在阐明保卫细胞中ABA信号调控机制, 并为植物抗旱性研究提供有益参考。

近10年来, 模式植物拟南芥保卫细胞中ABA信号调控机制研究取得了许多重要进展, 通过揭示ABA核心信号蛋白的可逆性磷酸化作用、泛素化降解以及OST1蛋白Cys残基的过硫化和亚硝基化作用阐明了保卫细胞ABA信号精细且复杂的调控机制(Coego et al., 2021; Hsu et al., 2021)。ABA刺激保卫细胞ROS积累和Ca2+浓度增加进一步放大了ABA诱导的气孔关闭反应, 保卫细胞中Ca2+依赖性蛋白激酶(CIPK11/26、CIPK23和CPK3/5/6/21)和Ca2+不依赖性蛋白激酶(OST1和CPK23)通过磷酸化作用激活质膜RBOHF和SLAC1/SLAH3, 促进ROS合成以及Cl-和NO₃-等阴离子流出细胞, 最终引起气孔关闭(图1)。研究表明, 保卫细胞质膜的RBOHF和SLAC1/ SLAH3是植物ABA核心信号、ROS信号和Ca2+信号的交叉调控点。

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